核聚變仍面臨著科學與工程技術的多重難題，預計到2040年後才將進入商業化驗證的窗口期
可控核聚變正處於從基礎研究邁向工程化應用的階段。目前中國正在瞄準百兆瓦等級的核聚變實驗設施推進建設，預計在2030年實現發電。4月17日，中國科學院電漿體所研究員李建剛在2026核能可持續發展論壇上介紹。
這個項目位於安徽合肥，為中國科學院電漿體所牽頭的聚變能實驗裝置（BEST），目標聚變功率達到20兆瓦-200兆瓦，演示聚變能發電。李建剛介紹，合肥項目將圍繞著2027年建成實驗設施（BEST）、2035年建成示範設施（CFEDR）、2040年開始商業化處理程序的整體目標推進。
經過數十年的技術積累與裝置運行驗證，可控核聚變研究被分為原理探索、規模試驗、燃燒實驗、實驗堆、示範堆、商用堆六個階段，目前中國聚變技術處於燃燒實驗階段。
中國聚變能源有限公司總工程師鐘武律在同一個論壇上表示，未來將通過實驗堆、示範堆、商用堆的三階段發展路徑，分批攻克關鍵技術，不斷提升核心參數，逐步釋放技術風險，最終實現技術成熟、運行可靠、具備規模化部署能力的聚變產業體系；而在第一步實驗堆階段，需要全面驗證聚變的工程可行性，還有大量關鍵技術需要突破。
作為典型“大科學工程”，核聚變需要長期持續且大規模的技術、資金投入和產業體系建設。在“十五五”規劃中，氫能與核聚變能、量子科技、具身智能等六個產業共同被列入未來產業重點方向；提出強化可控核聚變的技術攻關，突破氚燃料製備循環、材料輻照考驗、高性能雷射、超導磁體製造等核聚變關鍵技術，開展聚變氘氚燃燒電漿體運行實驗和多技術路徑可行性驗證，推進核聚變研發工程化處理程序。
兩支核聚變“國家隊”
聚變的基本原理是氫的同位素（氘和氚）在極高溫度和壓力下發生原子融合，釋放出巨大能量，反應過程與太陽的能量來源相同，因此被稱為“人造太陽”。
當前主流的可控核聚變反應，第一步是將氘氚氣體電離，使其變成電漿體，然後再由外部加熱系統將電漿體加熱到上億攝氏度，這時兩個帶正電的原子核將發生融合反應。由於溫度極高，需要通過強磁場將電漿體懸浮在裝置內部，避免接觸容器壁。反應過程中產生的α粒子在磁場約束中維持電漿體的高溫，從而讓融合反應持續，實現“自持燃燒”，而另一個產物中子將實現燃料增殖和能量釋放。
中國聚變產業當前最受關注的，是由兩支“國家隊”推進的兩個重點裝置，均基於磁約束托卡馬克（Tokamak）技術路線：一是由中國科學院牽頭組建的中國聚變新能公司（下稱“聚變新能”），圍繞“東方超環”（EAST）裝置，重點驗證聚變所需的穩態運行能力。另一個是中核集團下屬的中國聚變能源有限公司（下稱“中國聚變”），依託核工業西南物理研究院的新一代人造太陽“中國環流三號”開展堆芯級電漿體物理實驗研究，加速推動中國的聚變研究進入燃燒實驗新階段。
聚變新能公司成立於2023年，是在中科院電漿體物理研究所的技術積累基礎上成立的產業化平台，引入安徽省國資（合計持股75%）、中國石油旗下產業資本營運平台崑崙資本（持股20%）以及社會資本共同參與，註冊資金145億元。
在磁約束聚變反應中，電漿體性能關鍵在於密度、溫度和能量約束時間三者乘積（聚變三乘積），通常認為實現聚變燃燒需要達到10的21次方量級。在其他條件不變的情況下，密度越高，聚變頻率就越高。然而攻克電漿體密度一直是國際難題。
2025年，“東方超環”實現了千秒級（約1066秒）電漿體穩定運行，標誌著其在長脈衝、高參數運行能力上達到國際領先水平。2026年1月，該裝置在實驗中突破長期制約托卡馬克裝置的密度極限，實現了高密度條件下的穩定電漿體運行，大幅提高聚變的能量增益。在“東方超環”的基礎上，預計在2027年建成下一代聚變裝置BEST。
另一支“國家隊”中國聚變於2025年掛牌成立，依託中核集團核工業西南物理研究院（下稱“西物院”）60年的發展基礎推進組建，註冊資本150億元，中核集團及其旗下上市公司中國核電合計持股57%，同時引入產業資金中國石油崑崙資本（20%）、上海未來聚變能源（11.81%）、國綠基金（3.19%）和浙能電力（5%）等股東。
在核聚變研究中，電漿體溫度達到上億攝氏度是發生聚變反應的基本條件。2025年3月，中國環流三號首次實現突破“雙億度”：即離子溫度達到1.17億度、電子溫度達到1.6億度，標誌著中國核聚變研究快速挺進“燃燒實驗”階段。同時，中國環流三號的聚變三乘積達到10的20次方量級，成功接近10的21次方的點火目標。
中核集團聚變領域首席科學家段旭如3月在接受《中國電力報》採訪時表示，預計中國在2027年可開啟聚變能燃燒實驗研究；2035年左右，建成首個工程實驗堆；2045年左右，建成首個商用示範堆。
科學與工程挑戰
在人類能源需求持續增長、資源與環境壓力不斷加大的背景下，可控核聚變被視為“能源終極解決方案”。
當前主流聚變反應使用燃料氘可從海水直接提取，氚可用氘反應制得。同時，聚變過程不產生長壽命高放射性廢物，安全性更高，符合未來清潔能源體系的發展方向。隨著人工智慧、資料中心等高耗電產業快速發展，對穩定、大規模的低碳電力需求持續上升，核聚變提供了一種兼具高能量密度與可持續性的潛在解決方案。
據國際原子能機構《2025年世界聚變展望》報告，全球有近40個國家正在推進聚變計畫。據聚變諮詢機構Fusion Energy Base統計，自2021年起，全球聚變公司的股權投資規模快速增長，尤其是2023年之後，中國的投入顯著提升。2025年全球年度投資規模已接近40億美元，中國和美國佔其中絕大部分投資額。
在核聚變國際合作中，ITER（國際熱核聚變實驗堆）項目是當前最具代表性的全球性大科學工程。項目由中國、歐盟、美國、俄羅斯、日本、韓國和印度七方共同參與建設，中國科學院和中核集團也是ITER項目成員。按照設計，其目標是在數百秒尺度內實現約500兆瓦的聚變功率輸出，能量增益達到10倍（即輸出的聚變能量是輸入加熱能量的10倍）。
ITER項目選址於法國卡達拉舍，目前正處於安裝與系統整合階段，真正決定聚變可行性的氘氚聚變實驗結果仍需等到2039年左右才能揭曉。
鐘武律表示，當前聚變領域還存在三大科學問題與三大工程問題尚未解決。
三大科學問題包括：其一，還未能實現高溫電漿體穩態自持燃燒、真正開始聚變反應，相關實驗資料缺乏；其二，在高溫、高能粒子衝擊的極端工況下，聚變堆結構材料損傷如何解決；其三，關鍵燃料氚能否實現規模化循環利用。
三大工程問題為：其一，大型高溫超導強場磁體技術是全球聚變領域的共識，但仍未能直接應用，還需解決如機械應力、失超保護的挑戰，並在複雜“電磁-熱-力”多場耦合條件中獲得測試資料；其二，是電漿體的運行與控制，亟待加強應用人工智慧技術進行電漿體破裂預測和應對，有效維持電漿體穩定性；其三，熱量的傳導與轉換問題，高強度且高度不穩定的熱量能否被安全匯出並有效利用。
鐘武律認為，高溫超導和人工智慧兩項技術將為聚變能的發展提供重要支撐，下一步應依託中國核工業全產業鏈的優勢，以及長期積累的技術基礎推進工程實驗堆建設，率先演示驗證聚變取能與熱電轉化全過程、燃料增殖與循環全系統全流程，解決聚變能工程可行性關鍵核心問題。
“聚變（的話題）很熱，但也不要被這股熱浪燒暈了。”李建剛指出，相比裂變，聚變的複雜程度要高得多，它幾乎把地球上所有的關鍵技術都用了一遍，單是主機系統就要用到低溫技術、超導技術、電磁系統、氚相關技術等。同時還橫跨廣泛的，且有待驗證的科學問題、工程技術與產業鏈條：上游的材料體系涵蓋金屬、無機非金屬、碳基材料及各類絕緣材料；中游涉及數量龐大且種類繁雜的關鍵部件；下游則是更為複雜的維運體系。 (財經雜誌)